Tarım artıklarından ısı elde etmek ve biyokömür (odun kömürü) yapmak insanlık tarafından binlerce yıldır bilinmektedir. Son yenilikler, bunun temiz ve verimli bir şekilde yapılmasına yardımcı oluyor. Son sekiz yıldır IIT-Madras’taki laboratuvarımız, mahsul artıklarını katma değerli ürünlere dönüştürmek için ‘termo-kimyasal’ teknolojiler geliştiriyor.
Aktif karbon, oldukça gözenekli bir kömür şeklidir. Gözeneklilik ‘içsel yüzey alanı’dır. Aktif karbon için gram başına 1.500 m2, odun kömürü için gram başına yaklaşık 20 m2’dir. Bu tür yüksek gözeneklilik, yüksek sıcaklıktaki buharın kömürle reaksiyona sokulmasıyla elde edilir (aktivasyon olarak bilinir) – buhar karbonu kömürden karbon monoksit formunda ayırır, bu da mikroskobik gözeneklere ve iç yüzey alanında bir artışa yol açar. Basit gibi görünse de etkinleştirme adımı, parametrelerin dikkatli bir şekilde kontrol edilmesini gerektirir.
Isı enerjisi ve odun kömürü ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha yüksek değere sahip ürünler arasında sıvı hidrokarbonlar, alkoller ve eterler bulunur. Bunları ayıklamak, birden fazla adım içeren karmaşık süreçleri içerir. Karmaşıklık, tarımsal kalıntılardaki karbon ve hidrojenin, selüloz, hemi-selüloz ve ligninden yapılmış çapraz bağlı polimerik zincirler olarak oksijenle bir arada bulunmasından kaynaklanır.
Katma değerli ürünler üretmenin bir yolu, bu polimerik zincirleri yüksek sıcaklıklara maruz bırakarak daha basit birimlere ayırmak ve ardından daha basit birimleri gerekli ürünleri oluşturmak için belirli bir düzende bir araya getirmektir. İkinci adım için katalizörlere ihtiyaç vardır. Bu iki adım birlikte termo-kimyasal bir süreç olarak bilinir; “termo”, polimerik zincirleri parçalamak için yüksek sıcaklıkların kullanımına atıfta bulunur ve “kimyasal”, daha basit birimlerin katalizörle yönlendirilen düzeneğine bir referanstır.
Yine başka bir yararlı ürün, oksijen varlığında tarımsal kalıntıların termal parçalanmasının son ürünü olan sentez gazıdır. Yani sentez gazı, ‘termo-kimyasal’ işlemin eksi katalitik düzeneğin ürünüdür. Bu işlem halk arasında gazlaştırma olarak bilinir. Sentez gazının faydalı kısmı karbon monoksit, hidrojen ve eser miktarda metan ve diğer yüksek hidrokarbonlardır; geri kalanı, oranı gazlaştırma için kullanılan oksijen kaynağına, yani atmosferik hava, zenginleştirilmiş hava (saf oksijenle birleştirilmiş atmosferik hava) veya hava, saf oksijen karışımına bağlı olan bir karbondioksit, su buharı ve nitrojen karışımıdır. , karbondioksit ve buhar. Buhar, sentez gazındaki hidrojeni arttırmak için kullanılırken, karbon monoksiti arttırmak için karbon dioksit kullanılır. Benzin ve dizel gibi sıvı hidrokarbonlar ve metanol ve etanol gibi alkoller, başlangıç malzemesi olarak karbon monoksit ve hidrojen ile katalitik birleştirme yoluyla elde edilebilir.
Artık tarımsal kalıntılardan biyokömür, aktif karbon ve sentez gazının temiz ve verimli bir şekilde çıkarılması için üç işlemimiz var. Biochar işlemi saatte bir tona kadar ölçeklendirildi ve ticari operasyonda. Aktif karbon ve sentez gazı proseslerinin ölçeği büyütülüyor.
(Yazar Doçent, Makine Mühendisliği, HTE-Madras)
Kaynak : https://www.thehindubusinessline.com/business-tech/thermo-chemical-upcycling-of-crop-residues/article66636677.ece